Bioquímica y función celular. PRACTICA Nº 1: Soluciones buffer y capacidad amortiguadora

1. OBJETIVOS

•  Analizar  las características e importancia de las soluciones buffer en sistemas biológicos.
•  Identificar la forma en la que un sistema amortiguador mantiene el pH en los sistemas biológicos.
•  Preparar soluciones buffer a pH determinado.
•  Evaluar la capacidad amortiguadora de un sistema buffer fosfato mediante su titulación con un ácido y una base fuerte.

1. CONSULTA PREVIA

Leer las páginas 45 – 52 del libro bioquímica de Christopher Mathews, en el cual se relacionan los temas equilibrios iónicos, definición de ácido – base, ionización del agua y su producto iónico, escala de pH, equilibrios de ácidos y bases débiles, Ka, pKa, ecuación de Henderson – Hasselbalch y soluciones amortiguadoras.  

1. FUNDAMENTO TEORICO

Casi todos los procesos biológicos son dependientes del pH; un pequeño cambio en el pH produce un gran cambio en la velocidad del proceso. Esto no sólo es cierto para las muchas reacciones en las que el ión H+ es un participante directo, sino también para aquellas en las que aparentemente no juegan ningún papel. Los enzimas que catalizan las reacciones celulares, y muchas de las moléculas sobre las que actúan, contienen grupos ionizables con valores de pKa característicos. Los grupos amino y carboxilo protonados de los aminoácidos y el grupo fosfato de los nucleótidos, por ejemplo,  funcionan como ácidos débiles; su estado iónico depende del pH del medio que los rodea (las interacciones iónicas se cuentan entre las fuerzas que estabilizan una molécula proteica y permiten que un enzima reconozca y se una a un sustrato).

Las células y los organismos mantienen un pH citosólico específico y constante, normalmente cerca de pH 7, que mantiene las biomoléculas en su estado iónico óptimo. En los organismos multicelulares, el pH de los fluidos extracelulares también se mantiene estrechamente regulado. El pH se mantiene constante principalmente gracias a los tampones biológicos, que son mezclas de ácidos débiles y de sus bases conjugadas. [1, 2]

Las disoluciones tampón (también conocidas como amortiguadoras o buffers)  son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H+) o base (OH-). Un sistema tampón consiste en un ácido débil (dador de protones) y su base conjugada (aceptor de protones). Concretamente cuando se añade un ácido a una disolución acuosa no amortiguada, el pH desciende en proporción al total de ácido adicionado. Por el contrario, cuando se añade un ácido a una disolución tamponada el pH desciende de forma más gradual. Los amortiguadores también frenan el aumento de pH causado por la adición de una base.[3]

El Tamponamiento es el resultado de dos equilibrios de reacciones reversibles que tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales  de dador de protones y de su aceptor de protones conjugado, la figura 1, explica de qué modo funciona un sistema tampón. Siempre que se añade H+ u OH- a un tampón, el resultado es un pequeño cambio en el cociente de las concentraciones relativas del ácido débil y de su anión y, por tanto, un pequeño cambio de pH. El descenso en la concentración de un componente del sistema se equilibra exactamente por un incremento del otro. [1]

[pic 2]

Figura 1. Par ácido acético – acetato como sistema tampón.[1]

1. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS

1. PROCEDIMIENTO O METODOLOGÍA

1. Preparación de una solución de fosfato monobásico de potasio KH2PO4 0.15 M.

Cada grupo de laboratorio debe preparar 25 mL de solución de fosfato monobásico de potasio KH2PO4 al 0.15 M de la siguiente forma: pesar 0.51 gramos de KH2PO4, adicionarlos a un vaso de precipitado que contenga aproximadamente 10 mL de agua destilada, agitar hasta que el fosfato se disuelva completamente, posteriormente adicionarlos en un balón aforado de 25 mL,  llevar el volumen hasta el aforo con agua destilada.   

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